Một ion âm OH- có khối lượng 2,833.10^-26 kg được thổi ra từ máy lọc không khí

Giải SBT Vật lí 11 Bài 19: Thế năng điện

Câu 19.9 trang 40 SBT Vật Lí 11: Một ion âm OH^- có khối lượng 2,833.10^-26 kg được thổi ra từ máy lọc không khí với vận tốc 10 m/s, cách mặt đất 80 cm ở nơi có điện trường của Trái Đất bằng 120 V/m. Dưới tác dụng của lực điện, sau một thời gian, người ta quan sát thấy ion đang chuyển động với vận tốc 0,5 m/s ở vị trí cách mặt đất 1,5 m. Hãy xác định công cản mà môi trường đã thực hiện trong quá trình dịch chuyển của ion nói trên.

Lời giải:

Cơ năng lúc ban đầu của ion âm OH^- bằng:

$$\begin{gathered} W_1=qE{h}_1+\frac{m{v}_1^2}{2} \\ =\left(-1,6\cdot {10}^{-19}\right)\cdot 120\cdot 0,8+\frac{2,833\cdot {10}^{-26}\cdot {10}^2}{2} \\ =-1,536\cdot {10}^{-17}\text{J} \end{gathered}$$

Cơ năng lúc sau của ion âm OH^- bằng:

$$\begin{gathered} W_2=qE{h}_2+\frac{m{v}_2^2}{2} \\ =\left(-1,6\cdot {10}^{-19}\right)120\cdot 1,5+\frac{2,833\cdot {10}^{-26}\cdot 0,5^2}{2} \\ =-2,880\cdot {10}^{-17}\text{J} \end{gathered}$$

Độ biến thiên cơ năng sẽ bằng với công cản của môi trường trong chuyển động của ion âm từ vị trí thứ nhất đến vị trí thứ hai: $A_{\text{can}}=W_2-W_1=-1,344\cdot {10}^{-17}\text{J.}$